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Nachricht |
Physikerboard
Gast
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 Physikerboard Verfasst am: 07. Aug 2019 16:26 Titel: Paarbildung via Photon |
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Hi,
Warum kann ein Photon (oder das Z boson) mit hinreichender Energie nicht in ein Elektron-Anti-Muon Paar zerfallen? Welche Symmetrie des Standardmodells verbietet das? Oder anders: Warum geschieht die Paarbildung immer nur in Teilchen-Antiteilchen?
LG |
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Nescio
Anmeldungsdatum: 05.12.2015
Beiträge: 279
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| Nescio Verfasst am: 08. Aug 2019 17:55 Titel: Re: Paarbildung via Photon |
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| Physikerboard hat Folgendes geschrieben: | Hi,
Warum kann ein Photon (oder das Z boson) mit hinreichender Energie nicht in ein Elektron-Anti-Muon Paar zerfallen? Welche Symmetrie des Standardmodells verbietet das? Oder anders: Warum geschieht die Paarbildung immer nur in Teilchen-Antiteilchen?
LG |
Ein Photon allein kann aufgrund von Energie- und Impulserhaltung nicht in zwei massebehaftete Teilchen zerfallen. Die invariante Masse eines einzelnen Photons ist null, während die invariante Masse des Teilchenpaares ungleich null ist. Du brauchst also z.B. ein Atom mit dem das Photon wechselwirkt und dabei das Teilchenpaar erzeugt, oder ein zweites Photon mit entgegengesetztem Impuls.
Ein Elektron-Anti-Muon-Paar kann nicht entstehen, da dies die Leptonenzahlerhaltung für Elektronen sowie Myonen verletzt. |
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Physikerboard
Gast
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| Physikerboard Verfasst am: 08. Aug 2019 21:47 Titel: |
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Danke für deine Antwort. Ist die Leptonzahlerhaltung Vorraussetzung oder Folge des Standardmodells? |
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Physikerboard
Gast
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| Physikerboard Verfasst am: 10. Aug 2019 14:05 Titel: |
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Nach etwas Nachdenken muss ich nochmal Nachfragen: Haben Elektronen und Muonen nicht die gleiche Leptonzahl? Es heisst doch auch Leptonzahl und nicht Elektronen- und Muonenzahl? Ist es dann wirklich das korrekte Argument warum der o.g. Prozess verboten ist? |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18062
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| TomS Verfasst am: 11. Aug 2019 09:57 Titel: Re: Paarbildung via Photon |
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| Physikerboard hat Folgendes geschrieben: | | Warum kann ein Photon mit hinreichender Energie nicht in ein Elektron-Anti-Muon Paar zerfallen? |
Zunächst mal gilt das o.g.:
Der Zerfall
in für zwei massebehaftete Fermionen ist kinematisch verboten.
| Physikerboard hat Folgendes geschrieben: | | Warum kann ein Z-Boson mit hinreichender Energie nicht in ein Elektron-Anti-Muon Paar zerfallen? |
Für ein massebehaftetes Z ist ein derartiger Zerfall
grundsätzlich erlaubt. Er tritt jedoch nur auf, wenn identische Fermionen-Spezies vorliegen, d.h. Elektron und Positron, Myon und Antimyon, ... u-Quark und Anti-u-Quark, ...
Man kennt keine weitere Begründung, warum dies so ist! Man beobachtet diese Zerfälle nicht, daher ist das Standardmodell mathematisch so konstruiert, dass dieser Zerfall nicht im Modell enthalten ist. Grundsätzlich kann man einen derartigen Zerfall beschreiben mittels eines Vektors, der alle Fermionen f enthält sowie einer Matrix V, die alle Kopplungen des Zs an Fermionen und Antifermionen zusammenfasst. Dies resultiert in einem Term
Aufgrund der nicht-beobachten Zerfälle bzw. allgemein Kopplungen der von dir genannten Art muss V diagonal sein, also setzt man V diagonal an. Das ist keine Erklärung, lediglich eine Modellierung *)
Umwandlungen oder Zerfälle zwischen verschiedenen Fermionen-Spezies laufen immer über geladene W-Bosonen ab.
*) es gibt einige theoretische Einschränkungen für derartige Kopplungen, die sich auf die sogenannte Anomalienfreiheit beziehen; ich müsste nachsehen, ob ein nicht-diagonales V ggf. Anomalien erzeugen würde und daher theoretisch verboten ist; soweit ich mich erinnere, ist dies jedoch nicht der Fall, lediglich Summen über Stärken der Kopplungen bzw. Ladungen sind eingeschränkt.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Nescio
Anmeldungsdatum: 05.12.2015
Beiträge: 279
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| Nescio Verfasst am: 11. Aug 2019 20:53 Titel: |
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| Physikerboard hat Folgendes geschrieben: | | Haben Elektronen und Muonen nicht die gleiche Leptonzahl? |
Sie haben nicht die gleiche Leptonenfamilienzahl. Das wird auch in dem Artikel ausführlich beschrieben, den ich oben bereits verlinkt hatte. |
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